本发明涉及一种管段、一种管道组件、一种管段和管道组件的制造方法以及一种管道组件的应用。本专利申请案主张的是德国专利申请案10 2022 103 245.0的优先权，该案所披露的内容在此被明确引用。
背景技术：
1、在现有技术中，已知存在各种形式用于输送介质的耐腐蚀和/或耐磨料磨损的内衬管道，尤其是作为水管、天然气管道或石油管道和/或应用于化工领域的管道。
2、特别是在石油和天然气开采业，对耐腐蚀管道的需求不断增长，因为预计未来在待输送的流体中，水的比例会越来越高，硫化氢(h2s)和二氧化碳(co2)的浓度也会越来越高。
3、此外还出现了一种新倾向，即待输送的流体中含有越来越多的硬质固体，如此管道运营商需要加强对管道的特殊保护，从而防止磨料磨损。
4、对于此类介质而言，带合适内涂层、内衬层或内覆层，或者独立内管的钢管是适宜的管道，它们相较于由高合金钢材制成的管道而言更具成本优势。
5、目前已知的钢管在输送介质的内侧具有塑料耐磨保护层，以防止腐蚀和/或磨料磨损。这种也被称为有机防腐，其中，已知有液态环氧树脂涂层或多层塑料耐磨保护涂层。在后者的情况下，环氧树脂混合物通常呈粉末状涂覆在加热过的管道内表面。虽然这种有机涂层具有较强的耐腐蚀性，但当应用于含有坚硬固体颗粒的介质时，其使用寿命会受到限制，因为塑料耐磨保护涂层会因为磨料磨损而相对快速地消蚀。
6、此外，目前已知的还有覆层钢管，其内覆层由耐腐蚀和/或耐磨损的金属材料制成。
7、根据不同的制造工艺，覆层钢管可以分为冶金覆层钢管和流体力学覆层钢管。
8、冶金覆层管段通常由轧制覆层或爆炸覆层的预制材料制作成型，然后焊接成一个管段。其中，两个金属层通过扩散桥通过冶金技术相互牢固结合，故而也被称为冶金覆层管段。在选择冶金覆层管段的材料时，必须考虑到不同材料之间必须具有足够的冶金相容性，以形成足够牢固的扩散桥。
9、流体力学覆层管段是冶金覆层管段的一种已知替代方案。其在一根无缝外管或焊接外管中，通过内管的液压膨胀完成制造。这种工艺也被称为液压成型。其中，会将内管插入一根合适的外管之中，首先会发生弹性变形，然后是塑性变形，直到内管紧贴外管内壁。紧接着，内管和外管再共同扩张大约0.5％至1％，其中，外管由外模加以固定。通过这种方式，由于外管通常具有较高的回弹率，内管会处于残余压应力状态，从而使得内管缩入外管中。材料厚度可以根据强度和防腐要求进行调整。但在材料组合方面需要考虑到一点，即内管和外管在膨胀前必须通过共同的焊接连接封闭两端，从而防止在膨胀过程中湿气渗入管道的间隙。膨胀之后，对内管和外管的两端进行倒角处理，并再次进行密封焊接或者施加焊接覆层，以便在成品管段中不会有湿气渗入内管和外管之间。接着，可以对流体力学覆层管段应用最后的倒角，并使用机械工具校准管段的末端，以遵守所需公差。
10、根据本技术领域已知的进一步发展情况，流体力学覆层管段可以在内管和外管之间使用粘合剂。
11、除了塑料耐磨保护层和内部覆层钢管外，还可以通过堆焊，利用耐腐蚀和/或更耐磨的可焊接金属将内壁涂层连接外管。这种方法非常耗时，无法避免会有热量输入外管，并且会导致外管材料和焊接添加料混合在一起。该内壁涂层由多个相邻布置的所谓焊道组成，这也导致了表面结构相对粗糙和不平整。为了避免较大的流动阻力，可以对其进行切削加工后处理。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术提出一种改进方案或替代方案。
2、根据本发明的第一方面，该目的可以通过一种管段，特别是用于输送石油和/或天然气的管段来实现，其具有：
3、-由金属基材构成的载体层，其中载体层具有一定的长度、内径、内表面、外表面、至少两个管段端部，每个管段端部均分别具有末端区域和中间区域；
4、-位于载体层内表面的每个末端区域、由第一金属涂层材料组成的第一涂层，其中，第一涂层与载体层焊接，同时，该第一涂层具有第一厚度、熔深和纵向延伸段；以及
5、-位于载体层内表面的中间区域、由第二金属涂层材料组成的第二涂层，其中，第二涂层通过热喷涂工艺喷涂到载体层上；
6、其中，载体层内表面的粗糙度ra大于或等于0.2μm，优选粗糙度ra大于或等于0.4μm，特别优选粗糙度ra大于或等于0.8μm。
7、对相关术语的说明如下：
8、首先，需要明确指出的是，在本专利申请范围内，如果对应的上下文中并未明确说明、或者对于本领域技术人员而言显而易见、或者技术上强制要求该处为“刚好一个…”、“刚好两个…”等情况，那么如“一”、“二”等不定冠词和数值数据在通常情况下应理解为“至少”数据，即“至少一个…”、“至少两个…”等。
9、在本专利申请范围内，“特别是”这个表述始终是指，通过这个表述来引入可选的、优选的特征。该表述不应被理解为“确切而言”或“亦即”。
10、“管段”指的是长条形的空心体，其设置用于输送指定流体。
11、管段可以在流体造成化学腐蚀应力，以及/或者由于携带颗粒状固体而造成磨料磨损的情况下，设置用于输送指定流体。
12、特别地，管段可以设置用于输送石油和/或天然气和/或含有液体化石燃料的流体，以及/或者应用于化工设备制造领域。
13、“载体层”是指由基材制成的管段层，其设置用于吸收和传递外部和/或内部载荷。
14、与第一涂层和/或第二涂层相比，载体层可以是厚壁空心体。载体层的外侧可以紧贴第一涂层和/或第二涂层。
15、载体层可以具有焊缝，或者制造成无缝规格。
16、载体层的内径可以大于或等于150mm，优选内径大于或等于250mm，进一步优选内径大于或等于450mm，特别优选内径大于或等于650mm。进一步优选地，载体层的内径大于或等于850mm，更优选大于或等于1050mm，特别优选大于或等于1250mm。
17、载体层的壁厚可以大于或等于6mm，优选壁厚大于或等于8mm，进一步优选壁厚大于或等于10mm，特别优选壁厚大于或等于12mm。此外，载体层的壁厚还可以大于或等于15mm，优选壁厚大于或等于20mm，进一步优选壁厚大于或等于25mm，特别优选壁厚大于或等于30mm。进一步优选地，载体层的壁厚可以大于或等于35mm，更优选壁厚大于或等于40mm，进一步优选壁厚大于或等于45mm，特别优选壁厚大于或等于50mm。
18、载体层的长度可以大于或等于4m，优选长度大于或等于8m，进一步优选长度大于或等于12m，特别优选长度大于或等于13m。
19、载体层的形状可以是圆形，也可以是椭圆形。
20、载体层的“基材”是最大碳质量分数为2.1％的铁碳合金钢。优选地，基材中除了主要成分铁之外，还含有作为次要成分的碳。换言之，某种合金成分的含量或者合金成分总和的含量，可以小于基材的碳含量。
21、基材中的碳含量可以小于或等于0.3％，优选碳含量小于或等于0.26％，特别优选碳含量小于或等于0.22％，这样就可以提高基材的焊接性能。
22、基材中可以含有锰，从而可以提高基材的可锻性、可焊性、强度和耐磨性。基材的锰含量优选大于或等于0.8％，更优选锰含量大于或等于1.2％，进一步优选锰含量大于或等于1.4％，特别优选锰含量大于或等于1.6％。
23、基材中的硅含量可提高抗拉强度和屈服极限。基材的硅含量可以大于或等于0.35％，优选硅含量大于或等于0.4％，特别优选硅含量大于或等于0.45％。
24、基材的屈服极限可以大于或等于280n/mm2，优选大于或等于350n/mm2，进一步优选大于或等于350n/mm2，特别优选大于或等于410n/mm2。进一步优选地，基材的屈服极限大于或等于440n/mm2，更优选大于或等于480n/mm2，特别优选大于或等于550n/mm2。
25、基材可以是一种符合api标准(美国石油协会)的材料，特别是x42、x52、x60、x65、x70、x80级别或合金元素含量更高的基材。此外，根据din en 10208-2标准，该金属基材可以是l360qb、l415qb、l450qb或l485qb。
26、管段在长条形空心体的两端各有一段“管段端部”，分别与“末端区域”相邻。布置在两侧的末端区域通过“纵向延伸段”延伸至管段的“中间区域”，该“中间区域”基本上布置在中央区域，或者布置在中心位置。
27、末端区域取决于由“第一涂层材料”制成的“第一涂层”，该“第一涂层”在两侧末端区域中布置在载体层内表面上。
28、中间区域则具有由“第二涂层材料”制成的“第二涂层”。
29、在此需要明确指出的是，第二涂层不一定要求有第一涂层。其中，还考虑了一种管段的实施例，该管段具有在载体层内表面上由金属涂层材料制成且具有某一厚度的涂层，其中，该涂层通过热喷涂工艺喷涂到载体层上。在一个特别优选的实施例中，下方使用的概念“第二涂层”可以等同于本说明书中的概念“涂层”，而无需编号。在本说明书中，这一点类似地适用于概念“第二金属涂层材料”，其可以等同于概念“金属涂层材料”，而无需编号，并且适用于概念“第二厚度”，其可以等同于概念厚度，而无需编号。
30、中间区域的长度至少要大于或等于载体层的长度减去末端区域各自的纵向延伸段，从而确保涂层的连续性。为此，第二涂层和第一涂层至少可以在重叠区域内部分重叠，这里指的是第二涂层覆盖第一涂层。
31、第一和第二涂层材料可以相同，这样，在由多个管段组成的管道组件中，涂层的材料特性在该管道组件的整条路线上，特别是相对于管道组件中的指定流体而言，可以基本保持一致。但是第一和第二涂层材料也可以不同，以便(特别是在材料结合处)形成所需的合金，而该合金具有必要的耐腐蚀性和/或耐磨性。
32、特别地，第一涂层和/或第二涂层对硫化氢h2s和/或二氧化碳co2具有足够的耐腐蚀性，这是目前塑料涂层无法实现的。
33、将第一涂层“焊接”到载体层上，指的是通过堆焊工艺使载体层和第一涂层之间通过材料配合的方式形成复合结构。在这种情况下就形成了“熔深”，其特点在于由载体层基材和第一涂层材料混合而成，并仅限于焊接前载体层基材所占用的区域。
34、第一涂层的“第一厚度”是指第一涂层相对于管段的纵向延伸方向呈径向延伸的厚度。因此第一厚度也包括第一涂层的熔深。
35、“热喷涂工艺”是一种表面涂层工艺，其中，喷涂材料在喷涂喷嘴的内部或外部液化，以喷涂颗粒的形式在气流中加速，并抛射至待喷涂部件的表面。有利地，其中部件表面不会熔化，只需承受较低的热负荷。涂层的形成是由于喷涂颗粒在撞击至部件表面时，会根据工艺和材料的不同或多或少地变平，主要通过机械吸附力附着，并逐层形成喷涂层。喷涂层的质量特点在于孔隙率低、与部件结合良好、无裂纹，并且微观结构均匀。热喷涂工艺可以根据液化喷涂材料所用的能源进行区分。不同的工艺包括电弧喷涂、等离子喷涂、火焰喷涂、冷气喷涂和激光喷涂。
36、通过采用与载体层通过材料配合的方式形成的复合结构相连的第一涂层，以及通过形状配合与载体层相连的第二涂层，在将多个管段指定焊接为一个管道组件时，可以有利地使涂层对热输入具有耐抗性，并对管段端部上可能出现的机械负荷具有较强的抵抗力，同时兼具成本效益。
37、“粗糙度”是指表面高度的不均匀度。可用不同的计算方法对粗糙度进行定量分析，每种方法都考虑到了表面的不同特征。“粗糙度ra”或者平均粗糙度是指表面上某个的测量点到中位线的平均距离。
38、显而易见，指定粗糙度可以理解为载体层内表面粗糙化之后的载体层粗糙度。其中，载体层内表面具有粗糙度。
39、如果在载体层的末端区域中已经涂覆了第一涂层，则不能再指定末端区域中载体层的粗糙度。在这种情况下，粗糙度的参数可参考载体层内表面的中间区域。
40、第一涂层和第二涂层共同作用，可以防止载体层受到腐蚀和/或磨损。
41、需要明确指出的是，与第一涂层有关的特征对于本发明而言并非关键。
42、相应地，根据本发明的另一个第一方面，本发明目的可以通过一种管段，特别是用于输送石油和/或天然气的管段来实现，其具有：
43、-由金属基材构成的载体层，其中载体层具有一定的长度、内径、内表面、外表面和至少两个管段端部；以及
44、-在载体层内表面上的由金属涂层材料组成的涂层，其中，该涂层通过热喷涂工艺喷涂到载体层上；
45、其中，载体层内表面的粗糙度ra大于或等于0.2μm，优选粗糙度ra大于或等于0.4μm，特别优选粗糙度ra大于或等于0.8μm。
46、在现有技术中，内覆层钢管是已知的。这些内覆层钢管的载体层由轧制预制材料制成。在进行覆层，特别是在进行冶金覆层时，待连接表面必须是光亮金属。
47、与之不同地，这里提出了一种管段，其载体层内表面具有一层采用热喷涂工艺涂覆到载体层上的、由金属涂层材料制成的涂层，尤其是一层与金属载体层焊接的、由第一金属涂层材料制成的第一涂层，以及一层采用热喷涂工艺涂覆到载体层上、由第二金属涂层材料制成的第二涂层，其中，载体层内侧具有最小粗糙度ra，特别是大于或等于0.2μm的粗糙度ra，优选粗糙度ra大于或等于0.4μm，特别优选粗糙度ra大于或等于0.8μm。
48、特别有利地，载体层内表面的粗糙度ra可以大于或等于1.6μm，优选粗糙度ra大于或等于3.2μm，进一步优选粗糙度ra大于或等于5.0μm，特别优选粗糙度ra大于或等于5.6μm。进一步地，载体层内表面的粗糙度ra可以大于或等于6.3μm，优选粗糙度ra大于或等于7.1μm，进一步优选粗糙度ra大于或等于8.0μm，特别优选粗糙度ra大于或等于10.0μm。
49、载体层和涂层(特别是第二涂层)通过使用一种涂覆涂层(特别是第二涂层)的热喷涂工艺以形状配合的方式相互连接在一起。研究表明，利用这里所要求的粗糙度值，第二涂层可以非常好地附着在载体层上，从而可以提高涂层，特别是第二涂层之间的抗脱层性。
50、尤其可以通过表面处理工艺实现所要求的最小粗糙度值，特别是通过喷砂工艺，特别是使用金刚砂或钢丸作为喷丸。
51、 粗糙度 耐磨料磨损性 抗脱层性 0.2μm 0 0 0.4μm 0 0 0.8μm 2 2 1.6μm 5 5 3.2μm 8 8 5.0μm 10 10 5.6μm 10 10 6.3μm 10 10 7.1μm 10 10 8.0μm 9 10 10μm 8 10 12.5μm 7 10 25μm 6 10
52、图表1:第二涂层的第二厚度为200μm时的粗糙度、耐磨料磨损性和抗脱层性；如果第二厚度的偏差值介于100μm和500μm之间，则第二厚度对第一近似值中特性的影响小的可以忽略不计(每项特性的评分范围在0—10之间，其中0为最低值，10为最高值。)
53、因此这里要求载体层内表面的粗糙度，与典型的粗糙度ra小于或等于0.1μm的轧制表面相比更高一些，从而使涂层，特别是第二涂层，与载体层的贴合度更好和/或附着力更强。
54、有利地，载体层内表面的粗糙度ra小于或等于25.0μm，优选粗糙度ra小于或等于12.5μm，特别优选粗糙度ra小于或等于10.0μm。
55、特别有利地，载体层内表面的粗糙度ra小于或等于8.0μm，优选粗糙度ra小于或等于7.1μm，特别优选粗糙度ra小于或等于6.3μm。
56、进一步地，载体层内表面的粗糙度ra小于或等于5.6μm，优选粗糙度ra小于或等于5.0μm，特别优选粗糙度ra小于或等于3.2μm。
57、研究表明，随着载体层内表面粗糙度的增加，在一些实施例中，涂层的厚度，特别是第二涂层的第二厚度可能需要更大，从而实现涂层，特别是第二涂层的均匀性和足够的耐久性。
58、由于这里要求载体层内表面的粗糙度ra达到最大值，在某些应用案例中，涂层的厚度(特别是第二涂层的第二厚度)可以在涂层(特别是第二涂层)与载体层的附着力和涂层(特别是第二涂层)的成本之间取得良好折衷。
59、根据一个优选的实施例，涂层具有厚度，特别是第二涂层具有第二厚度，该厚度小于或等于2,500μm，优选厚度小于或等于750μm，特别优选厚度小于或等于500μm。
60、对相关术语的说明如下：
61、涂层的“厚度”，特别是第二涂层的“第二厚度”是指第二涂层相对于管段的纵向延伸方向呈径向延伸的厚度。其中，第二厚度根据载体层内表面的平均粗糙度计算得出。
62、第二涂层的第二厚度可以小于第一涂层的第一厚度。
63、第二涂层的第二厚度可以小于或等于1,500μm，优选第二厚度小于或等于1,000μm，进一步优选第二厚度小于或等于600μm，特别优选第二厚度小于或等于400μm。进一步地，第二涂层的第二厚度可以小于或等于300μm，优选第二厚度小于或等于200μm，进一步优选第二厚度小于或等于150μm，特别优选第二厚度小于或等于100μm。
64、但出人意料地，之前人们认为第二厚度越厚，第二涂层的脱层倾向就越小，但恰恰相反，研究发现，随着第二厚度的增加，第二涂层的脱层倾向反而越大。由于第二涂层采用了热喷涂工艺进行涂覆，具有轻微的孔隙。研究表明，受到孔隙内的腐蚀过程影响，第二涂层的厚度越厚，第二涂层的抗脱层性就越差。
65、 第二厚度 材料成本 耐磨料磨损性 抗脱层性 100μm 0.4 0.2 7 150μm 0.6 0.5 9 200μm 0.8 0.8 10 300μm 1.2 1.2 10 400μm 1.6 1.6 10 500μm 2 2 10 600μm 2.4 2.4 9 750μm 3 3 9 1,000μm 4 4 8 1,500μm 6 6 7 2,500μm 8 8 4 3,000μm 10 10 2
66、图表2:第二厚度、材料成本、耐磨料磨损性和抗脱层性(每项特性的评分范围在0—10之间，其中0为最低值，10为最高值)。
67、因此这里提出了具有指定最大厚度的第二涂层的第二厚度。
68、同时，这样也大大减少了为了实现管段的持久耐抗和防腐涂层所需的成本。这是因为不需要对整个管段区域进行高成本的覆层，而且在焊接完各个管段后，也不需要在内表面的焊缝区域进行后续涂层。
69、这里提出的管段由于采用了第一涂层和第二涂层，具有特别强的抗腐蚀性和/或耐磨性，特别是与目前已知的塑料涂层相比。
70、第二涂层的材料厚度相对较低，如此可以有利地节约成本高昂的合金成分。
71、与流体力学覆层管段的外管相比，载体层内表面的粗糙度可以更大，如此载体层和涂层之间可以实现更好的材料结合。
72、与冶金覆层管段相比，载体层基材与第一涂层材料/或第二涂层材料的材料组合并不取决于冶金覆层过程中出现的扩散连接。
73、与流体力学覆层管段相反，第二涂层材料的选择可以不必考虑与基材的可焊性。在流体力学覆层时，在载体层和涂层之间需要形成密封焊接，如此所有涂层材料必须能够与基材焊接在一起。
74、由于第二涂层材料可以在最大限度内自由选择，因此第二涂层可以具有更好的耐磨性和/或更好的耐腐蚀性和/或更高的延展性。
75、与流体力学覆层管段相比，在涂覆第一和/或第二涂层时，载体层不会发生塑性变形，从而能够减少或避免校准管段端部所需的成本。
76、特别是使用一种与流体力学覆层管段相比更薄的涂层(由于工艺原因，流体力学覆层管段的内管厚度大于或等于3mm)，可以降低对成本特别高昂的合金元素的需求，因此与流体力学覆层管段相比具有经济优势，而流体力学覆层管段本身由于所采用的预制材料和制造工艺，与冶金覆层管段相比已经具备这一优势。
77、综上所述，此处提出的管段可以实现优化，以满足强度和/或耐腐蚀性和/或耐磨料磨损性和/或成本效益方面的最高要求。其中，由基材组成的载体层可满足静态和/或动态的机械要求，而第一和第二涂层则可以抗腐蚀和/或磨料磨损。
78、根据一个特别优选的实施例，第二涂层的第二厚度大于或等于100μm，优选第二厚度大于或等于200μm，特别优选第二厚度大于或等于400μm。
79、第二涂层的第二厚度可以大于或等于150μm，优选第二厚度大于或等于300μm，进一步优选第二厚度大于或等于500μm，特别优选第二厚度大于或等于600μm。进一步地，第二涂层的第二厚度可以大于或等于750μm，优选第二厚度大于或等于1,000μm，进一步优选第二厚度大于或等于1,500μm，特别优选第二厚度大于或等于2,500μm。
80、通过这里针对第二厚度所要求的最小值，可以实现第二涂层具有足够的耐腐蚀性和耐磨料磨损性，以及足够的抗脱层性。
81、根据另一个适宜的实施例，载体层的内边缘具有凸肩。
82、特别优选地，凸肩的纵向延伸段可以相当于第一涂层的纵向延伸段。
83、通过凸肩可以确保载体层在内表面的凸肩范围内不再有任何椭圆度，从而方便以指定方式连接多个管段，以便形成一个管道组件。
84、在一些实施例中，已经证明第一涂层的厚度大于第二涂层的厚度是有利的。尽管涂层厚度不同，但在第一涂层到第二涂层的过渡区域，这里提出的凸肩可以使管段内表面的走向基本上保持平直。这样可以有利地降低管段的指定流动阻力。
85、载体层和/或第一涂层的内边缘和/或外边缘优选具有倒角。
86、这样可以有助于将多个管段焊接成管道组件。特别地，(特别是对于第一涂层而言)可以实现均匀的连接焊缝外表面，几乎乃至完全没有突出的焊缝。通过这种方式，即使在焊接形成管道组件之后，第一涂层的特性也能保持不变，而且在前一个管段端部的区域中还能实现有利的较低流动阻力。
87、第一涂层最好通过堆焊工艺，尤其是激光堆焊工艺涂覆到载体层上。
88、对相关术语的说明如下：
89、“堆焊”是指一种焊接方式，这种焊接仅通过焊接添加料来增大体积，通常采用覆盖层的形式。因此它可以算作涂层。
90、此外，第一涂层的堆焊工艺可以是一种传统的堆焊工艺，特别是一种经典的焊丝熔接工艺，采用这种工艺可以有利地实现较大的涂层厚度。
91、在“激光堆焊”中，高功率激光作为热源。因此与其他堆焊工艺相比，这种方法可以有利地实现较小熔深。
92、特别优选地，第一涂层的熔深小于或等于500μm，进一步优选熔深小于或等于150μm，特别优选熔深小于或等于75μm。
93、进一步地，第一涂层的熔深可以小于或等于250μm，优选熔深小于或等于100μm，进一步优选熔深小于或等于40μm，特别优选熔深小于或等于25μm。
94、尽管基材的材料特性保持不变，但由于晶粒生长、相位转变、晶界析出过程或者材料物理特性的硬化，堆焊工艺所需的热影响区内的材料特性发生变化；以及由于结晶(形成铸造结构)、伴随元素的溶解现象、析出过程、熔析、收缩和所产生的内应力，焊接金属的材料特性发生变化。熔深越小，热影响区就越小，进而输入载体层基材的能量就越小。
95、由于在较小的熔深下减少了与铁的混合，用于第一涂层的焊接添加料也具有更均匀的结构组成和较低的铁含量，即使在堆焊后，焊接添加料的特性仍然基本保持不变。
96、在这方面，尽可能小的熔深是有利的。
97、有利地，第一涂层的第一厚度小于或等于2,500μm，优选第一厚度小于或等于1,000μm，特别优选第一厚度小于或等于600μm。
98、进一步地，第一涂层的第一厚度可以小于或等于5,000μm，优选第一厚度小于或等于1,500μm，进一步优选第一厚度小于或等于750μm，特别优选第一厚度小于或等于550μm。
99、这里所要求的第一涂层的第一厚度值可以使第一涂层具有适宜的厚度，从而降低第一涂层材料的成本和涂覆第一涂层的成本。
100、可选地，第一涂层的第一厚度大于或等于500μm，优选第一厚度大于或等于600μm，特别优选第一厚度大于或等于700μm。
101、进一步可选地，第一涂层的第一厚度大于或等于400μm，优选第一厚度大于或等于550μm，特别优选第一厚度大于或等于650μm。
102、在使用多个管段形成管道组件时，有利地通过焊接相应的管段端部，以材料配合的方式将这些管段相互连接起来。其中，载体层和第一涂层由不同材料制成，由于加工工艺，它们至少会在过渡层中彼此混合。特别是在第一涂层的内表面，如果第一涂层仅由第一涂层材料构成，或至少主要由第一涂层材料构成，则对第一涂层的性能而言有利。焊接多个管段以形成管道组件时，基材和第一涂层材料可能会进一步混合，从而可能对第一涂层的性能产生不利影响。
103、此处所要求的第一涂层的第一厚度值使得管段或管道组件的第一涂层内表面上仅有第一涂层材料，或者至少以第一涂层材料为主。
104、根据一个适宜的实施例，第一涂层的纵向延伸段大于或等于30mm，优选纵向延伸段大于或等于50mm，特别优选纵向延伸段大于或等于65mm。
105、有利地，第一涂层的纵向延伸段可以大于或等于15mm，优选纵向延伸段大于或等于20mm，进一步优选纵向延伸段大于或等于40mm，特别优选纵向延伸段大于或等于60mm。进一步有利地，第一涂层的纵向延伸段大于或等于70mm，优选纵向延伸段大于或等于80mm，进一步优选纵向延伸段大于或等于90mm，特别优选纵向延伸段大于或等于100mm。
106、当多个管段以材料配合的方式形成连接并构成管道组件时，会在各个管段端部和相应的末端区域中输入热量。这会对第二涂层的特性产生负面影响。这里所要求的第一涂层的纵向延伸段数值可以降低由于将多个管段彼此焊接在一起，在第二涂层中发生的热量输入，从而使第二涂层的性能不再受到影响，或者至少不再受到显著影响。
107、根据一个优选的实施例，第一涂层的第一厚度随着管段圆周角的变化而变化。
108、其中，第一厚度尤其可以随着管段圆周角的变化而变化。这样就可以通过改变第一涂层的厚度来减小载体层的椭圆度。
109、这样就可以简化根据本发明第四方面的管道组件的制造，并且/或者减少流经管道组件的指定流体的流动阻力。
110、特别优选地，第二涂层使用电弧喷涂工艺喷涂到载体层上。
111、对相关术语的说明如下：
112、“电弧喷涂工艺”是指一种金属丝喷涂工艺，其中喷涂导电材料用于形成涂层。其中会在两根相同或不同类型的线状喷射材料之间点燃电弧。在高达约4000℃的温度下，金属丝端部熔化，并以雾化气体的方式喷向工件表面。使用氮气或氩气代替空气作为雾化气体，可以有效减少材料的氧化。
113、使用电弧喷涂工艺可以有效提高第二涂层的涂覆率。此外，可以有利地使用任何一种导电的合金线材作为涂层材料。可以非常有利地实现极薄的第二涂层的第二厚度，即大于或等于50μm。根据所执行的测试，采用电弧喷涂工艺形成的第二涂层特别坚固可靠。
114、通过使用电弧喷涂工艺，可以实现各种不同的第二厚度，从而适应实际情况的要求。这对第一涂层向第二涂层的过渡具有特别有利的影响，从而确保了稳固的涂层过渡和/或尽可能小的流动阻力，其中，使用电弧喷涂工艺涂覆的第二涂层与第一涂层至少部分重叠。此外，可变的涂层厚度还有助于减小管段的内部椭圆度。
115、采用电弧喷涂工艺可以有利地涂覆金属涂层，这种涂层具有良好的硬度、耐磨性和耐冷冲击强度。
116、第一涂层和/或第二涂层的镍含量优选大于或等于38wt％，进一步优选镍含量大于或等于48wt％，特别优选镍含量大于或等于58wt％，同时/或者镍含量优选小于或等于75wt％，进一步优选镍含量小于或等于70wt％，特别优选镍含量小于或等于65tw％。
117、镍含量可确保第一涂层和/或第二涂层具有高耐腐蚀性和/或高硬度和/或高韧性和/或高延展性。
118、第一涂层材料和/或第二涂层材料可以是inconel 625合金(又称aisi 625合金、uns n06625、nicr22mo9nb和/或en 2.4856)、inconel825合金、inconel 59合金、inconel926合金和/或inconel 367等。
119、inconel 625合金是一种镍基合金，具有高强度和耐高温的特点。此外，即使在强酸性环境下，其也具有出色的防腐蚀和抗氧化能力。进一步地，这种合金还具有非常高的蠕变强度和出色的可焊性。
120、具体地，载体层的基材可以是一种符合api标准(美国石油协会)的材料，特别是x42、x52、x60、x65、x70、x80级别或合金元素含量更高的基材。此外，按照din en 10208-2标准，金属基材可以是l360qb、l415qb、l450qb或l485qb，其中，在这种基材上涂覆的第一涂层和/或第二涂层的材质为625合金。换言之，载体层的材质可以是x42或者一种上方所列、屈服极限比x42更大的基材，其上涂覆的第一涂层和/或第二涂层的材质为625合金。
121、第一涂层和/或第二涂层的铬含量优选大于或等于12wt％，进一步优选铬含量大于或等于16wt％，特别优选铬含量大于或等于20wt％，同时/或者铬含量优选小于或等于31wt％，进一步优选铬含量小于或等于27wt％，特别优选铬含量小于或等于23wt％。
122、铬含量可确保第一涂层和/或第二涂层具有特别高的耐腐蚀性和/或特别好的耐热性。
123、此外，第一涂层和/或第二涂层的钼含量优选大于或等于2wt％，进一步优选钼含量大于或等于5wt％，特别优选钼含量大于或等于8wt％，同时/或者钼含量优选小于或等于17wt％，进一步优选钼含量小于或等于13wt％，特别优选钼含量小于或等于10wt％。
124、所建议的钼含量可以提高第一涂层和/或第二涂层的耐酸性，进而提高耐腐蚀性。此外，这里所建议的钼含量可用于提高第一涂层和/或第二涂层的硬度和强度，进而提高抗磨料磨损的性能。此外，钼成分还能避免或降低第一涂层和/或第二涂层的回火脆性。
125、换言之，钼含量可以提高第一涂层和/或第二涂层的强度、耐腐蚀性和耐热性。
126、可选地，第一涂层和/或第二涂层中铌结合钽的比例大于或等于2wt％，进一步优选地，铌结合钽的比例大于或等于2.6wt％，特别优选铌结合钽的比例大于或等于3.15wt％，以及/或者铌结合钽的比例可以小于或等于6wt％，进一步优选地，铌结合钽的比例小于或等于5wt％，特别优选铌结合钽的比例小于或等于4.15wt％。
127、有利地，第一涂层和/或第二涂层的可焊性可以通过铌的比例得到改善。由于铌和钽的相似性，铌矿石中一般也含有钽，因此不将钽从铌中分离出来，而是将铌和钽的组合作为合金元素添加到第一涂层和/或第二涂层中更为有利。
128、特别优选地，第一涂层和/或第二涂层在20℃时测得的维氏硬度大于或等于150hv，进一步优选维氏硬度大于或等于200hv，特别优选维氏硬度大于或等于250hv。
129、“硬度”指的是一种机械阻力，第一涂层和/或第二涂层相对于另一个物体的机械穿透施加这种阻力。维氏硬度是指以维氏公司的名字命名的硬度测试法所得出的硬度，其由于试样形状扁平，因此特别适用于薄壁涂层。
130、通过选择硬度大于或等于此处要求值的涂层材料，特别地可以提高抗磨料磨损的性能。
131、此外，特别优选地，第一涂层和/或第二涂层在20℃时的断裂伸长率a大于或等于25％，进一步优选断裂伸长率a大于或等于30％，特别优选断裂伸长率a大于或等于35％。
132、对相关术语的说明如下：
133、“断裂伸长率a”是材料科学中的一个参数，表示拉伸试样在承受单轴机械负载之后，断裂时相对于初始测量长度所保持的伸长量。材料的断裂伸长率值越高，材料的延展性或可变形性就越好。
134、如果超出了材料的屈服极限，其晶格就会发生不可逆的变化。如果再次移除施加于材料的负载，该部件会再度返回初始状态，同时保留“塑性伸长率”。
135、韧性材料的优势在于，当塑性伸长率处在一定限度内时，由这种材料制成的工件不会发生脆性断裂。但如果在工件(这里指的是管段)的生命周期内出现塑性伸长率，应确保不会将工件塑性拉伸至无法再确保其功能的程度。
136、在此处提出的管段的一些应用案例中，它们首先相互连接成一个管道组件，随后卷绕起来以便运输，并在完成运输后再次展开。这种卷绕方式要求用于载体层、第一涂层和第二涂层的材料能够以无损的方式与载体层一起发生塑性变形。换言之，载体层、第一涂层和第二涂层都需要有足够的延展性，从而不会发生脆性断裂，并且/或者能够防止，或者说尽可能避免在局部塑性变形部位发生涂层脱层。
137、特别地，对于第二涂层材料而言，应用条件表明，即使管段整体没有发生塑性变形，这里所要求的延展性也能对抗第二涂层材料可能出现的脱层。
138、根据一个适宜的实施例，第一涂层和/或第二涂层在20℃时的屈服强度rp0.2大于或等于280n/mm2，进一步优选rp0.2大于或等于300n/mm2，特别优选rp0.2大于或等于320n/mm2。
139、对相关术语的说明如下：
140、“屈服强度rp0.2”指的是这样一种单轴机械应力，其卸载后相对于试样初始长度的残留塑性伸长率为0.2％。因此屈服强度rp0.2是材料(特别是第一涂层和/或第二涂层)的一个强度参数。
141、这里所要求的屈服强度值rp0.2能够使第一涂层和/或第二涂层非常好地适应载体层的材料性能。
142、如果载体层发生弹性和/或塑性变形，则这种变形也会影响第一和/或第二涂层。如果载体层和第一涂层和/或第二涂层的屈服强度rp0.2相差太大，特别是当第一和/或第二涂层材料的屈服强度rp0.2数值过小以及屈服强度rp0.2数值过大时，载体层和/或第一涂层和/或第二涂层中会形成内应力，从而导致第二涂层脱层。
143、如果第一和/或第二涂层材料的屈服强度rp0.2低于载体层的屈服强度，则在第一涂层和/或第二涂层已经发生塑性伸长的情况下，载体层会在纯弹性范围内变形。如果取消了管段的外部负载，会产生内应力，特别是在载体层与第一涂层和/或第二涂层之间的接触层中。
144、如果第一和/或第二涂层材料的屈服强度rp0.2高于载体层的屈服强度，则在第一涂层和/或第二涂层发生纯弹性变形，从而导致载体层与第一涂层和/或第二涂层之间的接触层中也可能会形成内应力的情况下，载体层会发生塑性变形。
145、这里所要求的屈服强度值rp0.2可以防止，或者至少减小由于管段变形而在载体层与第一涂层和/或第二涂层的接触层中形成的内应力。
146、有利地，第一涂层和/或第二涂层在20℃测得的抗拉强度rm大于或等于650n/mm2，进一步优选rm大于或等于685n/mm2，特别优选rm大于或等于720n/mm2。
147、对相关术语的说明如下：
148、“抗拉强度rm”是指材料在失效之前所能承受的最大单轴机械应力。
149、这里所要求的第一和/或第二涂层材料的抗拉强度值rm可以防止或者大大减少第一涂层和/或第二涂层在正常使用条件下，和/或在卷绕和/或展开管道组件时产生的裂纹。
150、根据一个优选的实施例，第一涂层和/或第二涂层具有密封层。
151、对相关术语的说明如下：
152、涂层，尤其是使用热喷涂工艺制成的涂层，可能会出现孔隙。如此涂层在涂层表面具有开口，这些开口与涂层内的毛细管腔相通，导致了指定流体在管段内部渗入涂层内的毛细管腔，从而对腐蚀和/或磨损造成不利影响。“密封”指的是至少部分地填满第一涂层和/或第二涂层表面的开口以及相通的毛细管腔。
153、通过此处所提出的密封方法，可以至少部分地填满第一涂层和/或第二涂层表面的开口以及相通的毛细管腔，从而在密封后防止，或者至少减少指定流体在管段中渗入毛细管腔。通过这种方式，第一涂层和/或第二涂层的防腐蚀性能就能得到提升。
154、可选地，基于聚合物进行密封。
155、“聚合物基密封”指的是一种使用由大分子组成的材料进行密封的方式。
156、如此密封材料在加工时有利地具有较低粘度，而在加工完成后有利地具有较高粘度，如此密封材料既可以有利地渗入小开口和毛细管腔，也可以在渗入后固化为特别坚硬和牢固的结构。
157、根据本发明的第二方面，该目的可以通过一种管道组件来实现，该管道组件由至少两个根据本发明第一方面的管段组成，其中，第一管段和第二管段的两个相应管段端部以材料配合的方式相互连接。
158、根据本发明的第一方面，一个或多个管段的广泛用途中包括了以管道组件的形式输送石油和/或天然气和/或液体化石燃料。为此，有利地将多个管段连接成管道组件，特别是两个管段、三个管段、四个管段、五个管段或五个以上的管段。
159、在管段连接方面，通过材料配合的方式将这些管段相互连接起来尤其有利，这样可以实现极其牢固的连接，甚至可以抵御地震事故。
160、其中，会以材料配合的方式形成相应连接，从而使管道组件在内侧具有连续涂层(特别是通过第一涂层和第二涂层交替布置出的连续组合)，该涂层具有抗腐蚀和/或抗磨料磨损的特性。其中，第一涂层优选与相邻的管段以材料配合的方式互相焊接在一起，使得焊接区域与第一涂层的相邻材料之间没有或者仅有微小的材料差异。
161、不言而喻，根据本发明的第一方面的管段的上述优点，直接适用于具有第一管段和至少一个根据本发明第一方面的第二管段的管道组件。
162、应当明确指出的是，第二方面的主题可以有利地与本发明的上述方面的主题组合，可以单独地或以任何组合累积。
163、根据本发明的第三方面，可以通过一种用于制造根据本发明第一方面的管段的方法来实现该目的，其特征在于具有以下步骤：
164、-提供由金属基材构成的载体层，其中载体层具有一定的长度、内径、内表面、外表面、至少两个管段端部，每个管段端部均分别具有末端区域和中间区域；
165、-粗糙化载体层的内表面；
166、-在载体层内表面的每个末端区域(特别是采用激光堆焊工艺)
167、涂覆第一涂层；以及
168、-在载体层内表面的中间区域(特别是采用电弧喷涂工艺)涂覆第二涂层。
169、相应地，根据本发明的另一个第三方面，本发明目的可以通过
170、一种用于制造根据本发明的另一种第一方面的管段的方法来实现，其特征在于具有以下步骤：
171、-提供由金属基材构成的载体层，其中载体层具有一定的长度、内径、内表面、外表面和至少两个管段端部；
172、-粗糙化载体层的内表面；并且
173、-在载体层内表面上(特别是采用电弧喷涂工艺)涂覆一层涂层。
174、将上述步骤理解为管段制造工艺的一部分。其中，根据不同实施例，还可以通过单独的步骤对其进行补充。
175、至少要在稍后将被涂层(特别是第二涂层)涂覆的内表面区域中，对载体层提前进行粗糙化处理。其中，可以使用一种与内表面的相应区域发生接触的喷丸，该喷丸具有平均粒度和处于一定范围内的预定喷射压力。该喷丸可以具有喷丸用砂粒和/或金刚砂和/或白刚玉和/或锆刚玉和/或燧石和/或石英和/或石榴石和/或金刚石和/或碳化硅和/或氧化铬和/或氮化硼。
176、通过使内表面粗糙化，可以提高载体层和涂层(特别是第二涂层)之间的附着力。
177、在涂覆涂层(特别是第一涂层)之前，可以在载体层上设置凸肩，特别是在指定涂覆涂层(特别是第一涂层)的内表面区域设置凸肩。
178、涂层(特别是第一涂层)的厚度(特别是第一厚度)尤其可以根据管段的圆周角度以不同的厚度进行涂覆。这样可以有利地减小管段的椭圆度，从而避免对管段端部进行校准或者降低成本。
179、第一涂层在涂覆之后可以进行再加工，特别是使用切削工艺和/或平整工艺。
180、在涂覆涂层(特别是第二涂层)时，除了中间区域外，还可以至少部分地在第一涂层上重叠涂抹。
181、涂层(特别是第二涂层)涂覆完毕后，可以对涂层(特别是第一涂层和/或第二涂层)设置密封层。
182、涂层(特别是第一涂层)涂覆完毕后，就可以对管段端部进行加工。优选地可以使用切削工艺将管段端部加工成平面，使管段端部具有完全平整的表面。其中，管段还可以带有倒角，特别是管段外边缘的倒角和/或管段内边缘的倒角。此外，还可以使用平整加工工艺对管段端部进行再加工。
183、涂层(特别是第一涂层)涂覆完毕后，可以对管段进行校准，使得管段端部的椭圆度在校准之后处于所要求的公差范围内。
184、不言而喻，根据本发明的第一方面的管段的上述优点，直接适用于用于制造根据本发明的第一方面的管段的方法。
185、可选地，在涂覆第一涂层和/或第二涂层之前，将内表面上载体层的温度预热至大于或等于20℃，进一步优选将温度预热至大于或等于40℃，特别优选将温度预热至大于或等于70℃。
186、进一步可选地，在涂覆第一涂层和/或第二涂层之前，将内表面载体层的温度预热至大于或等于50℃，进一步优选将温度预热至大于或等于60℃，特别优选将温度预热至大于或等于80℃。
187、通过这种方式预热，可以在涂覆第二涂层之前使载体层排气，从而提高第二涂层与载体层的附着力，并使得第二涂层具有无瑕疵的表面。
188、应当明确指出的是，第三方面的主题可以有利地与本发明的上述方面的主题组合，可以单独地或以任何组合累积。
189、特别优选地，涂层厚度，特别是第二涂层的第二厚度，会随着管段的圆周角和/或管段的纵向延伸段而变化，相对于最大厚度，特别是第二厚度而言，变化率特别大于或等于3％，相对于最大厚度，特别是第二厚度而言，进一步优选变化率大于或等于5％，相对于最大厚度，特别是第二厚度而言，特别优选变化率大于或等于10％。
190、换言之，这里建议局部【特别是根据涂层(特别是第二涂层)的圆周角和/或纵向延伸段】改变涂层的厚度(特别是第二涂层的第二厚度)。
191、由此，涂层(特别是第二涂层)就能非常有利地适应管段的预期使用条件。这样一来，涂层的厚度(特别是第二涂层的第二厚度)就能适应局部腐蚀条件和/或局部磨损条件。
192、这一方面也同样可以适用于第一涂层的第一厚度，其可以根据第一涂层的圆周角和/或纵向延伸段以不同方式完成涂覆。
193、由此就可以根据需求调整管段以适应预期的使用条件，从而节省涂层(特别是第一涂层和/或第二涂层)的材料和成本，尤其是与冶金涂覆管道或流体力学涂覆管道相比。
194、根据本发明的另一个方面，本发明目的可以通过一种采用根据本发明的第三方面的工艺制造的管段来实现。
195、不言而喻，根据本发明的第三方面的上述优点可以直接适用于采用根据本发明的第三方面的工艺制造的管段。
196、根据本发明的第四方面，本发明目的可以通过一种用于制造管道组件的方法来实现，该管道组件由至少两个根据本发明第一方面的管段组成，其中，第一管段和第二管段的两个相应管段端部以材料配合的方式相互连接。
197、不言而喻，根据本发明的第二方面的管道组件的上述优点，可以直接适用于用于制造根据本发明第二方面的管道组件的方法。
198、应当明确指出的是，第四方面的主题可以与本发明的上述各方面的主题有利地组合在一起，可以单独组合，也可以采用任何组合以累积形式进行。
199、根据本发明的第五方面，本发明目的可以通过使用根据本发明第二方面的管道组件来输送含石油和/或含气流体和/或含液体化石能源的流体来实现。
200、显而易见，根据本发明第二方面的管道组件的上述优点可以直接适用于一种根据本发明第二方面的管道组件的应用。
201、应当明确指出，第五方面的主题可以与本发明前述各方面的主题有利地组合在一起，可以单独组合，也可以采用任何组合以累积形式进行。
1.管段(100)，特别是用于输送石油和/或天然气的管段(100)，具有：
2.根据权利要求1所述的管段(100)，其特征在于，所述载体层(110)所述内表面(114)的粗糙度ra小于或等于25.0μm，优选粗糙度ra小于或等于12.5μm，特别优选粗糙度ra小于或等于10.0μm。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的管段(100)，其特征在于，所述第一涂层(120)通过堆焊工艺，特别是激光堆焊工艺涂覆到所述载体层(110)上。
4.根据权利要求3所述的管段(100)，其特征在于，所述第一涂层(120)的熔深(123)小于或等于500μm，优选熔深(123)小于或等于150μm，特别优选熔深(123)小于或等于75μm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的管段(100)，其特征在于，所述第二涂层(130)通过电弧喷涂工艺涂覆到所述载体层(110)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的管段(100)，其特征在于，所述第一涂层(120)和/或所述第二涂层(130)的镍含量大于或等于38wt％，进一步优选镍含量大于或等于48wt％，特别优选镍含量大于或等于58wt％，同时/或者镍含量小于或等于75wt％，进一步优选镍含量小于或等于70wt％，特别优选镍含量小于或等于65tw％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的管段(100)，其特征在于，所述第一涂层(120)和/或所述第二涂层(130)的铬含量大于或等于12wt％，进一步优选铬含量大于或等于16wt％，特别优选铬含量大于或等于20wt％，同时/或者铬含量小于或等于31wt％，进一步优选铬含量小于或等于27wt％，特别优选铬含量小于或等于23wt％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的管段(100)，其特征在于，所述第一涂层(120)和/或所述第二涂层(130)在20℃时测得的维氏硬度大于或等于150hv，进一步优选维氏硬度大于或等于200hv，特别优选维氏硬度大于或等于250hv。
9.根据前述权利要求中任一项所述的管段(100)，其特征在于，所述第一涂层(120)和/或所述第二涂层(130)具有密封层。
10.由根据权利要求1至9中任一项所述的至少两个管段(100)组成的管道组件，其特征在于，所述第一管段(100)和所述第二管段(100)的两个相应管段端部(116)以材料配合的方式相互连接。
11.用于制造根据权利要求1至9中任一项所述的管段(100)的方法，其特征在于具有以下步骤：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在涂覆所述第一涂层(120)和/或所述第二涂层(130)之前，将所述内表面(114)上所述载体层(110)的温度预热至大于或等于20℃，进一步优选将温度预热至大于或等于40℃，特别优选将温度预热至大于或等于70℃。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二涂层(130)的所述第二厚度(132)随所述管段(100)的圆周角和/或所述管段(100)的纵向延伸段而变化，相对于所述的最大第二厚度(132)而言，变化率特别大于或等于3％，相对于所述的最大第二厚度(132)而言，进一步优选变化率大于或等于5％，相对于所述的最大第二厚度(132)而言，特别优选变化率大于或等于10％。
14.根据权利要求10的、用根据权利要求1至9中任一项所述的至少两个管段(100)制造的管道组件的方法，其特征在于，所述第一管段(100)和所述第二管段(100)的两个相应的所述管段端部(116)以材料配合的方式相互连接。
15.对根据权利要求10的管道组件的应用，用于输送含石油和/或含气流体和/或包含液体化石能源的流体。
